ES2261050A1 - Equipo para la generacion de un campo magnetico. - Google Patents
Equipo para la generacion de un campo magnetico.Info
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Abstract
Equipo para la generación de un campo magnético, que comprende un conjunto de imanes alojados en un cuerpo (7), un motor (8) de giro del cuerpo (7) que aloja el conjunto de imanes, y; un cuerpo (6) portador de una muestra sobre la que se aplica un campo magnético, de forma que el cuerpo (7) cilíndrico que aloja el conjunto de imanes está provisto de una cavidad central y queda acoplado a una plataforma del motor (8) que le proporciona movimiento giratorio, generando el conjunto de imanes alojados en el cuerpo (7) un campo magnético, consiguiendo en ciertas zonas del espacio, por el giro del cuerpo (7) que aloja el conjunto de imanes, que el campo magnético varíe, como puede ser entre -1T y 1T o entre 1T y 0T, a velocidades de hasta 1.000T/s.
Description
Equipo para la generación de un campo
magnético.
La siguiente invención, según se expresa en el
enunciado de la presente memoria descriptiva, se refiere a un
equipo para la generación de un campo magnético variable con el
tiempo, el cual abarca un amplio campo de aplicación, y, así, es de
aplicación
en:
en:
- -
- inversión de población de niveles mediante métodos magnéticos;
- -
- enfriamiento magnético basado en el efecto magnetocalórico, con objeto de obtener que la variación entrópica asociada al campo magnético se produzca de forma rápida para aumentar con ello la potencia de refrigeración;
- -
- mejora de las propiedades magnéticas de los materiales de pequeña y alta permeabilidad magnética, con objeto, por ejemplo, de poder en zonas de materiales en las que existan impurezas metálicas;
- -
- efectos magnéticos en sistemas biológicos u organismos vivos, de forma que por las variaciones de campo magnético obtenidas presenta efectos terapeúticos;
- -
- generación de radiación electromagnética en sistemas magnéticos y superconductores;
- -
- generación de fenómenos magneto-ópti-cos basados en los efectos Kerr y Faraday;
- -
- lectura e identificación magnética de material;
- -
- codificación y decodificación de información transmitida mediante ondas electromagnéticas milimétricas;
- -
- generación de ondas electromagnéticas de frecuencias de hasta varias decenas de hertzios y con campos magnéticos intensos, del orden de 1 Tesla, de utilidad en medicina como terapia a muchas enfermedades de muy diversa naturaleza.
Respecto de la existencia de equipos y/o métodos
de generación de campos electromagnéticos podemos considerar, entre
otras, las siguientes referencias:
- -
- Patente de Invención P200302067 por: "método para la generación de radiación electromagnética coherente de frecuencia comprendida entre 1 GHz y 10 THz y dispositivo para su implementación", a favor de la misma titular que el presente expediente.
- -
- Hernández-Mínguez A., Jordi M., Amigó R., Garcia-Santiago A., Hernández J. M., Tejada J., "Low temperature microware emission from molecular clusters", Europhys. Lett. (accepted for publica-tion).
- -
- J. Tejada, E. M. Chudnovsky, J. M. Hernández and R. Amigo, J Appl. Lett. 84, 2373 (2004).
En estas tres referencias se describen
realizaciones prácticas de cómo conseguir la emisión de
superradiancia en el caso de clusters moleculares. También se
describe la forma de cómo se ha medido la potencia de radiación
electromagnética emitida y las características del equipo
tecnológico utilizado que comprende imanes de naturaleza metálica y
cerámica y también imanes superconductores y un criostato que opera
hasta 1 K.
- -
- Vanacken J., Stroobants S., Malfait M., Moshchalkov V. V., Jordi M., Tejada J., Amigó R., Chudnovsky E. M. y Garain D., "Pulsed field studies of the magnetization reversal in FI molecular nanomagnets", Phys. Rev B (accepted for publica-tion).
- -
- Jordi M., Hernández-Mínguez A., Hernández J. M., Tejada J., Stroobants S., Vanacken J., Moshchalkov V. V., "Scaling of the susceptibility versus magnetic field sweep rate in Fe_{8} molecular magnet", Europhys. Lett. (accepted for publication).
En estas dos referencias se describen
experimentos en los que el campo magnético se aplica de forma
extremadamente rápida. Asimismo, se describe la forma de cómo se
generan estos campos y que consisten en una serie de condensadores
que se descargan de forma simultánea apareciendo toda la energía
almacenada en dichos condensadores en forma de pulso
electromagnético. Así se consigue variar el campo magnético a
velocidades de hasta 10.000 T/s.. En estos casos no es posible
operar de forma continua con el campo magnético sino que los
diferentes pulsos están separados temporalmente.
En la presente memoria se describe un equipo para
la generación de un campo magnético, de forma que el mismo
comprende:
- -
- un conjunto de imanes alojados en un cuerpo;
- -
- un motor de giro del cuerpo que aloja el conjunto de imanes, y;
- -
- un cuerpo portador de una muestra sobre la que se aplica un campo magnético,
de forma que el cuerpo que aloja el
conjunto de imanes esta provisto de una cavidad central y queda
acoplado a una plataforma del motor, generando el conjunto de
imanes un campo magnético, consiguiendo en ciertas zonas del
espacio, por el giro del conjunto de imanes, que el campo magnético
varíe, como puede ser entre -1T y 1T o entre 1T y 0T, a velocidades
de hasta 1.000
T/s.
Asimismo, en una ejecución practica del equipo el
mismo puede comprender:
- -
- un conjunto de imanes alojados en un cuerpo;
- -
- un motor de giro del cuerpo que aloja el conjunto de imanes, y;
- -
- un cuerpo portador de una muestra sobre la que se aplica un campo magnético asociado a un criostato,
de forma que el cuerpo cilíndrico
que aloja el conjunto de imanes esta provisto de una cavidad
central y queda acoplado a una plataforma del motor que le
proporciona movimiento giratorio, generando el conjunto de imanes
un campo magnético, consiguiendo en ciertas zonas del espacio, por
el giro del conjunto de imanes, que el campo magnético varíe, como
puede ser entre -1T y 1T o entre 1T y 0T, a velocidades de hasta
1.000 T/s, pudiendo variar, mediante el criostato, la temperatura de
la muestra alojada en su porta muestras y medir diferentes
magnitudes
físicas.
El conjunto de imanes de naturaleza metálica con
una dirección de su vector momento magnético muy bien determinada y
espacialmente distribuidos se consigue que los campos magnéticos se
sumen o resten en las diferentes zonas del espacio, según se desee
que el campo magnético resultante sea máximo o nulo.
Por otra parte, el conjunto de imanes de
naturaleza metálica pueden ser de aleaciones de NdFeB y de SmCo y
también óxidos dobles tipo hexaferritas de bario.
Asimismo, mediante la diferente distribución
geométrica del conjunto de imanes se obtienen geometrías diferentes
de la distribución espacial de los valores de campo magnético.
Mediante el motor al que se acopla el cuerpo
cilíndrico que aloja al conjunto de imanes se permite variar su
velocidad de rotación entre 1 rev/seg y 1000 rev/seg consiguiendo
variaciones temporales del campo magnético de hasta 1000 T/s yendo
de 1T a -1 T o de 1T a 0T, de forma que estas variaciones
temporales del campo magnético no tienen prácticamente derivas
temporales y son exactamente las mismas en una cierta región del
espacio.
Asimismo, el motor permite realizar un movimiento
lineal y periódico obteniendo los valores extremos de cero y máximo
del campo magnético de forma periódica. Esta variación de campo
magnético entre cero y el valor máximo puede también conseguirse
mediante un movimiento de rotación de una parte de los imanes que
forman el conjunto con los que se crea el campo.
Para complementar la descripción que seguidamente
se va a realizar, y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de
las características de la invención, se acompaña a la presente
memoria descriptiva, de un juego de planos, en cuyas figuras de
forma ilustrativa y no limitativa, se representan los detalles más
característicos de la invención.
Figura 1. Muestra una vista en perspectiva de un
equipo para la generación de un campo magnético, pudiendo observar
el cuerpo cilíndrico que acoge el conjunto de imanes, el motor de
giro del conjunto de imanes y el criostato con el cuerpo porta
muestras montado en una estructura móvil.
Figura 2. Muestra una vista seccionada, según un
plano central longitudinal, del criostato, pudiendo observar la
cavidad para la muestra y los compartimentos de ubicación de
nitrógeno y helio para enfriar la muestra.
A la vista de las comentadas figuras y de acuerdo
con la numeración adoptada podemos observar como el equipo 1 para
la generación de un campo magnético se constituye por una
estructura 2 provista de unas guías 3 que montan una estructura 4
móvil que incorpora un cuerpo 6 portador de la muestra sobre la que
se aplica un campo magnético, de forma que dicho cuerpo 6 puede
estar asociado a un criostato 5.
Así, la estructura 4 móvil puede montar,
únicamente, un cuerpo 6 portador de la muestra a la que se le va a
aplicar un campo magnético, o bien la estructura 4 móvil puede
montar un criostato 5 al que se asocia el cuerpo 6 portador de la
muestra a tratar.
De esta forma, el citado criostato 5 puede tener
una forma general cilíndrica y en relación a una de sus base puede
presentar una pequeña prolongación que define el cuerpo 6,
igualmente, cilíndrico que constituye el cuerpo en el que se aloja
la muestra a
tratar.
tratar.
Es decir, el equipo 1 puede fabricarse sin el
criostato 5 o con él, de forma que si el equipo no incorpora el
criostato 5 el cuerpo 6 queda montado en la estructura 4 móvil,
careciendo de criostato.
Asimismo, la estructura 2 incorpora un cuerpo 7
cilíndrico que aloja un conjunto de imanes de naturaleza metálica y
un motor 8, cuyo motor 8 proporciona un movimiento giratorio al
cuerpo 7 cilíndrico que aloja el conjunto de imanes y cuyo cuerpo 7
cilíndrico esta dotado de una cavidad central.
Así, por medio de la estructura 4 móvil el cuerpo
6 portador de la muestra, definido como prolongación de una de las
bases del criostato 5 se ubica en la cavidad central del cuerpo 7
cilíndrico que aloja el conjunto de imanes de naturaleza metálica,
de forma que por medio del motor 8 se proporcionará movimiento
giratorio al cuerpo 7 cilíndrico que aloja al conjunto de imanes de
naturaleza metálica.
De esta forma, se genera un campo magnético
uniforme a lo largo del eje del cuerpo 6 cilíndrico que aloja la
muestra, pudiendo incorporar en la zona que se aplica el campo
magnético un criostato 5 que permite variar la temperatura de la
muestras que se alojan en el interior del cuerpo 6 porta muestras
desde la temperatura ambiente hasta la temperatura del helio
líquido.
Para ello el criostato 5 puede materializarse por
un receptáculo 9 de acero, o de vidrio, o de plástico, en el que
mediante la aplicación 10 de la correspondiente bomba se hace el
vacío y cuyo criostato 5 incorpora el cuerpo 6 porta muestras
disponiendo de un contacto 11 térmico mediante un material de alta
conductividad térmica como, por ejemplo, un cilindro de cobre al
que se le han hecho las correspondientes hendiduras para evitar la
circulación de las corrientes eléctricas que se puedan inducir al
variar el campo magnético.
En el interior del receptáculo 9 esta dispuesto
un habitáculo 12 de acero de baja conductividad eléctrica en el
que, igualmente, se hace el vacío mediante la aplicación 13 de la
correspondiente bomba, de manera que, en posición centrada al
criostato 5 queda dispuesto la guía ondas 14 en helio 15, en tanto
que entre el habitáculo 12 interior y el receptáculo 9 hay
nitrógeno 16. La base interna del habitáculo 12 y la base interna
del receptáculo 9 prolongada en el cuerpo 6 porta muestras son de
cobre donde se alcanzan temperaturas de hasta 2ºK.
Lógicamente, el criostato 5 incorporará una boca
17 para transferir helio, una boca 18 para medida del nivel de
helio y otros elementos como un termómetro para conocer la
temperatura de la muestra.
De esta forma, en la zona de campo magnético
uniforme o variable, según se desee, se introduce un criostato 5
que permite variar la temperatura de las muestras desde una
temperatura por encima de la ambiente (300ºK) hasta temperaturas
cercanas a la del helio líquido (4,2ºK). El criostato 5 contiene
también los elementos necesarios para la medida de diferentes
magnitudes, como puede ser, medir el momento magnético, la
resistencia eléctrica y la temperatura de la muestra. Asimismo, el
equipo tiene también una zona en la que se puede introducir o
recoger luz y transportarla hasta el espacio exterior del
criostato.
Por otra parte, la disposición de los imanes que
forman el conjunto que crea el campo magnético se puede modificar
de tal manera que sea posible crear un campo magnético que sea cero
en una zona y máximo en otra. En este caso la configuración
geométrica puede ser tal que los valores de campo magnético máximo
y cero estén separados espacialmente unos pocos centímetros a lo
largo de una cierta dirección del espacio.
Los imanes permanentes utilizados poseen unos
altos valores de la anisotropía magnética, de la magnetización de
saturación y de la temperatura de Curie y pueden ser, por ejemplo,
imanes de NdFeB y SmCo y también las hexaferritas de bario.
La disposición de los imanes es tal que el valor
del campo magnético que crean a lo largo del eje de un cilindro de
20 cm. de longitud y 8 cm. de diámetro es del orden de 10000 G.
Para aumentar el valor del campo magnético generado el conjunto de
imanes se puede enfriar con nitrógeno líquido, consiguiendo
aumentar su momento magnético total y en consecuencia aumentar el
valor del campo magnético que crean.
Además, el conjunto de imanes alojados en el
cuerpo 7 puede girar de tal forma que podemos alcanzar variaciones
de campo de hasta 1000 T/s., pudiendo pasar, por ejemplo, del valor
máximo positivo al mismo valor negativo, campos magnéticos opuestos
o bien del máximo valor a cero, en un tiempo del orden de un
milisegundo.
Así, se puede variar el campo magnético desde el
valor de 1 T/s con una cierta orientación espacial hasta el valor
de -1 T/s con la orientación opuesta en menos de 1 ms. Entre dichos
valores no hay valores intermedios.
Asimismo, el campo puede oscilar entre 1 T y cero
con velocidades también de hasta 1000 T/s pero pasando por todos
los valores comprendidos entre cero y 1 T/s.
Lógicamente, el volumen de la zona en la que se
aplica el campo magnético debe de ser lo más grande posible para
que en ella "quepan" los materiales a tratar, los cuales muchas
veces pueden, a su vez, estar contenidos en recipientes en los que
se modifica la temperatura, la presión, etc..
En definitiva, podemos indicar que el equipo que
se ha descrito en la presente invención permite realizar
aplicaciones tecnológicas en los siguientes campos:
- -
- inversión de población de niveles mediante métodos magnéticos: la idea de esta aplicación se basa en el efecto que tiene una variación rápida del campo magnético en todos los sistemas magnéticos con niveles de energía distribuidos de forma discreta.
- -
- enfriamiento magnético basado en el efecto magnetocalórico, a temperaturas comprendidas entre unos pocos grados Kelvin, para licuar helio, 80ºK para licuar nitrógeno y temperaturas de 300ºK para refrigerar el ambiente. En esta caso el objeto es obtener que la variación entrópica asociada al campo magnético se produzca de forma rápida para aumentar con ello la potencia de refrigeración. Así, en las pruebas llevadas a cabo, los materiales tienen un cambio entrópico de 7 J/KgK por ciclo lo que nos lleva a que la potencia de enfriamiento pueda alcanzar valores de hasta 7 kW/KgK.
- -
- mejora de las propiedades magnéticas de los materiales de pequeña y alta permeabilidad magnética mediante el efecto asociado a su enfriamiento o calentamiento en presencia de campos magnéticos variables con el tiempo de forma periódica. Una variación rápida del campo magnético en sistemas conlleva la aparición de corrientes eléctricas de disipación que producen calentamientos locales. Por ejemplo, podemos generar calentamientos locales en zonas de materiales en las que existan impurezas metálicas, es decir, podemos conseguir mucho calentamiento por unidad de tiempo y con ello modificar la estructura a la carta.
- -
- efectos magnéticos en sistemas biológicos u organismos vivos. Los efectos magnéticos a los seres vivos, a todas las escalas, dependen no sólo de la intensidad del campo sino también de la rapidez de su variación con el tiempo.
- -
- generación de radiación electromagnética en sistemas magnéticos y superconductores. En este caso la energía magnética asociada a la variación temporal del campo se acumula en el material en forma de excitación interna que después se reemite al material en forma de radiación electromagnética.
- -
- generación de fenómenos magneto-ópticos basados en los efectos Kerr y Faraday. La refracción de la luz a través de un material depende de la dirección de los campos magnéticos que existen en el inferior de dicho material. Así pues, si variamos rápidamente el campo aplicado también lo hará el campo interno lo que modificará el ángulo de difracción.
- -
- lectura e identificación magnética de material basado en el hecho de que la temperatura magnética de bloqueo depende logarítmicamente de la velocidad de variación del campo magnético. En concreto, se trata de que materiales magnéticos de tamaño nanométrico se puedan utilizar en tareas de lectura y grabación magnéticas como consecuencia de la dependencia de la llamada temperatura de bloqueo magnético de la dependencia de variación del campo magnético. Así pues, la aparición de los efectos de memoria o histéresis magnética estén asociados a la variación del campo magnético con el que se hace la lectura de la información grabada magnéticamente.
- -
- codificación y decodificación de información transmitida mediante ondas electromagnéticas milimétricas;
- -
- generación de ondas electromagnéticas de frecuencias de hasta varias decenas de hertzios y con campos magnéticos intensos, del orden de 1 Tesla, de utilidad en medicina como terapia a muchas enfermedades de muy diversa naturaleza.
Claims (7)
1. Equipo para la generación de un campo
magnético, caracterizado porque el equipo comprende:
- -
- un conjunto de imanes alojados en un cuerpo (7);
- -
- un motor (8) de giro del cuerpo (7) que aloja el conjunto de imanes, y;
- -
- un cuerpo (6) portador de una muestra sobre la que se aplica un campo magnético,
de forma que el cuerpo (7)
cilíndrico que aloja el conjunto de imanes esta provisto de una
cavidad central y queda acoplado a una plataforma del motor (8) que
le proporciona movimiento giratorio, generando el conjunto de
imanes alojados en el cuerpo (7) un campo magnético, consiguiendo
en ciertas zonas del espacio, por el giro del cuerpo (7) que aloja
el conjunto de imanes, que el campo magnético varíe, como puede ser
entre -1T y 1T o entre 1T y 0T, a velocidades de hasta 1.000
T/s.
2. Equipo para la generación de un campo
magnético, según reivindicación 1ª, caracterizado porque el
equipo comprende:
- -
- un conjunto de imanes alojados en un cuerpo (7);
- -
- un motor (8) de giro del cuerpo (7) que aloja el conjunto de imanes, y;
- -
- un cuerpo (6) portador de una muestra sobre la que se aplica un campo magnético asociado a un criostato (5),
de forma que el cuerpo (7)
cilíndrico que aloja el conjunto de imanes esta provisto de una
cavidad central y queda acoplado a una plataforma del motor (8) que
le proporciona movimiento giratorio, generando el conjunto de
imanes un campo magnético, consiguiendo en ciertas zonas del
espacio, por el giro del cuerpo (7) que aloja el conjunto de
imanes, que el campo magnético varíe, como puede ser entre -1T y 1T
o entre 1T y 0T, a velocidades de hasta 1.000TIs, pudiendo variar,
mediante el criostato (5), la temperatura de la muestra alojada en
el cuerpo (6) porta muestras y medir diferentes magnitudes
físicas.
3. Equipo para la generación de un campo
magnético, según reivindicaciones 1ª y 2ª, caracterizado
porque el conjunto de imanes de naturaleza metálica con una
dirección de su vector momento magnético muy bien determinada y
espacialmente distribuidos se consigue que los campos magnéticos se
sumen o resten en las diferentes zonas del espacio, según se desee
que el campo magnético resultante sea máximo o nulo.
4. Equipo para la generación de un campo
magnético, según reivindicaciones 1ª, 2ª y 3ª, caracterizado
porque el conjunto de imanes de naturaleza metálica pueden ser de
aleaciones de NdFeB y de SmCo y también óxidos dobles tipo
hexaferritas de bario.
5. Equipo para la generación de un campo
magnético, según reivindicaciones 1ª, 2ª y 3ª, caracterizado
porque mediante la diferente distribución geométrica del conjunto
de imanes se obtiene geometrías diferentes de los valores de campo
magnético.
6. Equipo para la generación de un campo
magnético, según reivindicaciones 1ª y 2ª, caracterizado
porque el motor al que se acopla el cuerpo (7) cilíndrico que aloja
al conjunto de imanes permite variar su velocidad de rotación entre
1 rev/seg y 1500 rev/seg consiguiendo variaciones temporales del
campo magnético de hasta 1000 T/s yendo de 1T a -1 T o de 1T a 0T,
de forma que estas variaciones temporales del campo magnético no
tienen prácticamente derivas temporales y son exactamente las
mismas en una cierta región del espacio.
7. Equipo para la generación de un campo:
magnético, según reivindicaciones 1ª, 2ª y 5ª, caracterizado
porque el motor (8) permite realizar un movimiento lineal y
periódico obteniendo los valores extremos de cero y máximo del
campo magnético de forma periódica.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200403008A ES2261050A1 (es) | 2004-12-17 | 2004-12-17 | Equipo para la generacion de un campo magnetico. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200403008A ES2261050A1 (es) | 2004-12-17 | 2004-12-17 | Equipo para la generacion de un campo magnetico. |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2261050A1 true ES2261050A1 (es) | 2006-11-01 |
Family
ID=37310365
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES200403008A Pending ES2261050A1 (es) | 2004-12-17 | 2004-12-17 | Equipo para la generacion de un campo magnetico. |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| ES (1) | ES2261050A1 (es) |
Citations (4)
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| WO2006047580A2 (en) * | 2004-10-26 | 2006-05-04 | Univ California | System and method for providing a rotating magnetic field |
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2004
- 2004-12-17 ES ES200403008A patent/ES2261050A1/es active Pending
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| C.A. MERILES et al.: "HIGH RESOLUTION NMR OF STATIC SAMPLES BY ROTATION OF THE MAGNETIC FIELD". JOURNAL OF MAGNETIC RESONANCE, Vol. 169 (2004) 13-18, ELSEVIER, 27.04.2004. * |
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